به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « نانوسیال » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «نانوسیال» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • رضا نافعی، هامون پورمیرزاآقا*

    از مبدل های گرمایی در صنایع مختلف از جمله نیروگاه ها، سلول های خورشیدی، پالایشگاه ها و خودرو به صورت گسترده استفاده می شود. یکی از ساده ترین نوع مبدل هایی که در صنعت استفاده می شود، مبدل حرارتی دو لوله ای است. در تحقیق حاضر جریان نانوسیال در دو ساختار متفاوت از مبدل حرارتی دو لوله، بصورت لوله داخلی دایروی و لوله بیرونی مربعی (cs) و دیگری لوله داخلی مربعی و لوله بیرونی دایروی (sc) با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شده است. نتایج نشان داد که با افزایش عدد رینولدز، به خصوص در رژیم جریان آشفته عدد ناسلت در جریان نانوسیال نسبت به سیال آب بیشتر افزایش یافته است. بطوریکه برای جریان نانوسیال اکسید آلومینیوم با هندسه sc،  با عدد رینولدز 500، عدد ناسلت نزدیک به 5% بیشتر از سیال آب افزایش می یابد و برای جریان با عدد رینولدز 20000 این افزایش عدد ناسلت نزدیک به 20% بیشتر است و برای جریان نانوسیال اکسید آلومینیوم با هندسه cs با عدد رینولدز 500، عدد ناسلت نزدیک 5% بیشتر از سیال پایه افزایش می یابد، در حالی که برای جریان با عدد رینولدز 20000 این افزایش عدد ناسلت نزدیک به 14% بیشتر است. برای بررسی تاثیر نوع نانوذره بر انتقال حرارت و افت فشار جریان، سه نانو ذره در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد استفاده از نانوذرات تاثیر اندکی بر ضریب اصطکاک دارد در حالی که انتقال حرارت به شدت افزایش می یابد.

    کلید واژگان: نانوسیال, مبدل حرارتی, دینامیک سیالات محاسباتی, انتقال حرارت}
    Reza Nafei, Hamoun Pourmirzaagha*

    Heat exchangers are widely used in various industries, including power plants, solar cells, refineries, and automobiles. One of the simplest types of heat exchangers used in the industry is the double-pipe heat exchanger. In the present study, nanofluid flow in a double-pipe heat exchanger, with a square inner pipe and a circular outer pipe (sc), is simulated and investigated using computational fluid dynamics under constant heat flux and within the range of laminar and turbulent flow regimes. To verify the accuracy of the numerical study in both laminar and turbulent flows, the numerical calculation results for water flow with forced convection were compared with reference results. The results showed that with an increase in the Reynolds number, particularly in the turbulent flow regime, the Nusselt number in nanofluid flow increased more than in water flow. For instance, for aluminum oxide nanofluid flow with a Reynolds number of 500, the Nusselt number increases by nearly 5% more than water flow, and for a Reynolds number of 20000, this Nusselt number increase is close to 20% more. To investigate the impact of nanoparticle type on heat transfer and pressure drop, three types of nanoparticles were considered. The results indicated that the use of nanoparticles had a slight effect on the friction coefficient while significantly enhancing heat transfer.

    Keywords: Nano-Fluid, Double Pipe Heat Exchanger, Computational Fluid Dynamics, Heat Transfer}
  • میثم محمودی*، جابر میرزایی
    در کارحاضر انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال در یک حفره مربعی شکل بسته با وجود یک مانع دایره ای گرم، مورد بررسی قرار گرفته است. محل مانع دایره ای و دیواره ها ثابت است. معادلات حاکم به روش حجم محدود و با استفاده از الگوریتم سیمپل حل شده اند. هدف از انجام این کار بررسی اثر عدد رایلی و اضافه نمودن نانوذرات با در نظرگرفتن تغییر ابعاد مانع دایره ای در حفره و همچنین توام با در نظر گرفتن مدل های مختلف تقریب چگالی برای مدلسازی انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال در حفره می باشد. مهمترین نتایج حاصل نشان داد با افزایش ابعاد مانع دایره ای، عدد رایلی و کسرحجمی نانوذرات، انتقال حرارت در امتداد دیواره ها افزایش یافته اند. همچنین مهمترین نتایج حاصل نشان داد با افزایش عدد رایلی، عدد ناسلت متوسط در امتداد دیواره ها و مقادیر دما افزایش پیدا می کنند علاوه بر آن اثر در نظر گرفتن مدل های مختلف برای تقریب چگالی در مدلسازی انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال در حفره با مقایسه پارامترهای حرارتی نشان داد مدل تقریب بوزینسک جهت بررسی انتقال حرارت جابجایی آزاد نتایج مطلوب تر و دقیق تری را ارائه می دهد.
    کلید واژگان: جابجایی آزاد, حل عددی, حفره مربعی, مانع دایره ای, نانوسیال}
    Meysam Mahmoudi *, Jaber Mirzaei
    In the present work, free convection heat transfer of nanofluid in a closed square cavity with a hot circular barrier has been investigated. The location of the circular obstacle and the walls are fixed. The governing equations are solved by finite volume method and using simple algorithm. The purpose of this work is to study the effect of Rayleigh number and adding nanoparticles, taking into account the change in the dimensions of the circular barrier in the cavity, as well as taking into account different density approximation models for modeling the heat transfer of the nanofluid in the cavity. The most important results showed that heat transfer along the walls increased with the increase in the dimensions of the circular barrier, the Rayleigh number and the volume fraction of nanoparticles. Also, the most important results showed that with the increase of the Rayleigh number, the average Nusselt number along the walls and the temperature values increase, in addition to the effect of considering different models for approximating the density in modeling of nanofluid free convection heat transfer in cavity by comparing the thermal parameters It showed that Bozinsk's approximation model provides more favorable and accurate results for investigating free convection heat transfer.
    Keywords: Free Convection, Numerical Solution, Square Hole, Circular Obstacle, Nanofluid}
  • عطیه فرخ، میراعلم مهدی*

    در این مقاله، جریان آشفته هوا شامل، نانوذرات مس در جریان پشت پله با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی (C F D) به روش اویلری لاگرانژی شبیه سازی می شود. این شبیه سازی به دوصورت دوبعدی و سه بعدی با استفاده از نرم افزارهای C F X و F L U E N T انجام و نتایج به دست آمده با یکدیگر و با نتایج تجربی گزارش شده در مطالعات پیشین به عنوان مثال مطالعه گریفزو مقایسه می گردد. در مدل سازی از کوپل دوراهه بین سیال پیوسته هوا و فاز گسسته نانوذرات استفاده و اثرات نیروهای برآی سافمن، گرادیان فشار و اثرات آشفتگی برروی نانوذرات لحاظ می شود. نتایج عددی حاصل از مدل های اویلری لاگرانژی و مدل تک فاز در حالت های پایا و گذرا نیز با یکدیگر مقایسه می گردد. مطابق نتایج حاصل، ماکزیمم خطا در روش تک فاز برابر با 25 درصد و در روش اویلری لاگرانژی برابر 19 درصد است. در ادامه، اثرات مدل آشفتگی بر حرکت ذرات و برحسب قطرهای مختلف 10، 20، 35، 50، 70، 100 و 200 میکرومتر و همچنین ترتیب جفت شدن بین فاز حامل پیوسته و فاز پراکنده مورد بررسی قرارمی گیرد. بررسی اثر قطر ذره بر مسیر حرکت و رفتار ذرات و مطالعه تاثیر عدد استوکس برحضور ذرات در گردابه ایجاد شده در پشت پله، بخش بعدی این پژوهش است. بررسی نتایج نشان می دهد که عدد استوکس و مدل آشفتگی تاثیر قابل ملاحظه ای بر حرکت ذرات پشت پله را دارند. ذراتی که دارای عدد استوکس کوچکتر از 2/1 (معادل قطر 35 میکرومتر در این مطالعه) باشند، حضور گردابه را حس کرده و وارد گردابه می شوند. از بین مدل های آشفتگی کمترین خطا برای مدل s s t برابر با 25/6 بیشترین خطا برای مدل $K\v a r e p s i l o n$ استاندارد برابر با 75/18 می باشد.

    کلید واژگان: نانوسیال, مدل آشفتگی, روش اویلری-لاگرانژی, جریان پشت پله, فلوئنت, سی اف ایکس}
    A. Farrokh, Miralam Mehdi *

    Turbulent backward step flow, including air and copper nanoparticles, has been simulated using the Computational Fluid Dynamics (CFD) method by the Eulerian-Lagrangian method. The simulation was done using two- and three-dimensional methods with CFX and FLUENT software. The obtained results were compared with each other and with the experimental results. The two-way coupling discrete phase model (DPM) was used for simulation. The Saffman lift force, pressure gradient, and turbulence effects on nanoparticles are considered. Numerical results obtained with Eulerian-Lagrangian models and single-phase models in steady and transient have been compared with experimental data. The effect of the turbulence model on the trajectory of particles and in terms of different diameters of 10, 20, 30, 50, 70, 100, and 200 micrometers have been investigated. The effects of particle diameter on the trajectory and behavior of particles and the effect of Stokes number on the presence of particles in the vortex created behind the step have been investigated. The results have been presented as various contours and graphs for two- and three- dimensional, steady, and transient states. Particle trajectories are shown as contours for different Stokes numbers and particle diameters. The continuous phase velocity variation across the channel for different distances of step are presented as graphs. Standard, RNG, and Realizable k-e and standard and SST k-w models are considered for the modeling of turbulent flow. The results show that SST k-w is more accurate than the experimental data. Furthermore, simulation was done using CFX software. Variations of velocity profile are compared with experimental and Fluent data. The results show that the Stokes number and the turbulence model have a significant effect on the trajectory of particles. Three-dimensional modeling of the flow increases the accuracy of the results. The maximum error in the single-phase method is equal to 25% and for the Eulerian-Lagrangian method is equal to 19%. Particles with a Stokes number smaller than 1.2 (equivalent to a diameter of 35 micrometers in this study) sense the presence of the vortex and enter the vortex. Among the turbulence models, the lowest error for the sst model is equal to 6.25, and the highest error for the standard Kε model is equal to 18.75.

    Keywords: Nanofluid, Turbulence Model, Eulerian-Lagrangian Method, Backward Step Flow, FLUENT, Cfx}
  • علی اصغر امرایی، محمد افتخاری یزدی*، آرش میر عبدالله لواسانی

    هدف از این کار بررسی یک هندسه متفاوت درکلکتور سهموی به منظور افزایش راندمان حرارتی از طریق جذب همزمان سطحی و حجمی به صورت ترکیبی هست. اخیرا مشاهده شده که اگر دمای ورودی بالای 250 درجه سانتی گراد باشد کلکتورهای جذب مستقیم می تواند راندمان را تا 10% افزایش دهد با توجه به اینکه رابطه مستقیمی بین غلظت نانوسیال و قطر لوله شفاف حامل سیال با ضریب جذب وجود دارد، از طرفی هرچه غلظت نانوسیال بالا رود مشکلات رسوبگذاری سیال و نگهداری سیستم پیش می آید. در این تحقیق مقدار نانوکربن استفاده شده به صورت سوسپانسیون 0/02 gr/l در سیال پایه روغن در نظر گرفته شده است که طبق داده های تجربی این مقدار غلظت نانو کربن پرتوهای نور را در عمق 24 (میلی متر) کاملا جذب میکند و از همین ضریب جذب برای این هندسه خاص از کلکتور استفاده شده است. نتایج نشان میدهد بقیه تشعشع به صورت سطحی با استفاده از لوله مرکزی جذب میشود به طوری که راندمان حرارتی را تا 6 درصد نسبت به کلکتور معمول جذب مس را داریم که حدود 19 درجه کلوین است.

    کلید واژگان: کلکتور سهموی, نانوسیال, جذب سطحی, عملکرد حرارتی}
    Aliasghar Amraee, Mohammad Eftekhari Yazdi *, Arash Mirabdolah Lavasani

    The purpose of this work is to investigate a different geometry in the parabolic collector in order to increase the thermal efficiency through simultaneous surface and volume absorption in a combined condition. Recently, it has been observed that if the inlet temperature is above 250 °C, Direct absorption collectors can increase efficiency up to 10% Considering that there is a direct relationship between the concentration of nanofluid and the diameter of the transparent tube carrying the fluid with the absorption coefficient, On the other hand, as the concentration of nanofluid increases, fluid sedimentation and system maintenance problems occur. In this research, the amount of nanocarbon used as a suspension of 0.02 gr/l in oil base fluid is considered. According to experimental data, this amount of nano carbon concentration completely absorbs light rays at a depth of 24 (mm) and this absorption coefficient has been used for this specific geometry of the collector. The results show that the rest of the radiation is absorbed on the surface using the central tube, so that the thermal efficiency is up to 6% compared to the usual copper absorption collector, which is about 19 degrees Kelvin.

    Keywords: Parabolic Collector, Nanofluid, Adsorption, Thermal Performance}
  • احمدرضا رحمتی*، محمد رنجبر
    در کار حاضر مبدل حرارتی پوسته و لوله با درصد برش بافل و تعداد گذر لوله مختلف در چهار حالت متفاوت (استفاده از سیال آب سمت پوسته و لوله حاوی گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی بدون وجود آشفته ساز، استفاده از سیال آب سمت پوسته و لوله حاوی گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی با وجود آشفته ساز، استفاده از نانو سیال آب- اکسید آلومینیوم با کسر حجمی 1/0، 2/0، 3/0، 4/0 و 5/0 درصد در سمت پوسته و لوله حاوی گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی بدون وجود آشفته ساز و همچنین استفاده از نانو سیال آب- اکسید آلومینیوم سمت پوسته و لوله حاوی گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی با وجود آشفته ساز) با استفاده از نرم افزار HTRI مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج نشان می دهدکه بیشترین مقدار ضریب انتقال حرارت سمت پوسته و درنتیجه راندمان حرارتی مناسب مربوط به حالتی است که برش بافل 30 درصد باشد. از طرفی با افزایش غلظت نانو سیال افت فشار سمت پوسته 48/4 تا 66/5 درصد افزایش پیدا می کند. همچنین نتایج نشان می دهد که استفاده از آشفته ساز میکروفین مناسب تر از نوار تابیده بوده و استفاده از آشفته ساز میکروفین ضریب انتقال حرارت سمت پوسته را 76/5 تا 77/12درصد نسبت به استفاده از آشفته ساز نوارتابیده افزایش می دهد. همچنین ضریب انتقال حرارت سمت لوله را به ترتیب به طور میانگین 62 و 78 درصد نسبت به حالت بدون آشفته ساز افزایش می دهد.
    کلید واژگان: مبدل حرارتی پوسته و لوله, آشفته ساز نوارتابیده, آشفته ساز میکروفین, نانوسیال, HTRI}
    Ahmad Reza Rahmati *, Mohammad Ranjbar
    the shell and tube heat exchanger with the percentage of baffle cutting and the number of different tube passes in four different modes (use of water fluid on the shell side and tube containing supercritical carbon dioxide gas without the presence of turbulator, use of water fluid on the shell side and tube containing supercritical carbon dioxide gas with the presence of turbulator, the use of water-aluminum oxide nanofluid on the side of the shell and tube containing supercritical carbon dioxide gas without the presence of turbulator and also the use of water-aluminum oxide nanofluid on the side of the shell and tube containing supercritical carbon dioxide gas with the presence of an turbulator) are studied using HTRI software. The results show that the highest value of the heat transfer coefficient on the shell side and, as a result, the appropriate thermal efficiency is related to the case where the baffle cut is 30%. On the other hand, with the increase in nanofluid concentration, the pressure drop on the shell side increases from 4.48 to 5.66%. the results show that the use of a microfin turbulator is more suitable than a twisted tape turbulator and the use of a microfin turbulator increases the heat transfer coefficient on the shell side by 5.76 to 12.77% compared to the use of a twisted tape turbulator. Also, it increases the heat transfer coefficient of the pipe side by 62 and 78% on average, respectively, compared to the case without the turbulator.
    Keywords: Shell, Tube Heat Exchanger, Twisted Tape & Microfin Turbulator, Nanofluids, HTRI}
  • بررسی تجربی پتانسیل انتقال حرارتی نانوسیال اکسید آلومینیوم - آب با استفاده از معیارهای خواص ترموفیزیکی
    بهروز راعی*، الناز سادات سیدی

    مطالعه حاضر به بررسی قابلیت بهبود پایداری و عملکرد انتقال حرارتی سیال خنک کننده آب با استفاده از پراکندگی نانوذرات اکسید آلومینیوم در آب می پردازد. نانوسیال عاری از سورفکتانت با 4 کسر حجمی مختلف 05/0 %،5/0 %،1 % و2% به روش دو مرحله ای تهیه شد. پایداری نانوسیال با دو روش عکسبرداری مداوم و پراکندگی نور پویا (DLS) رصد شد. ضریب هدایت حرارتی، ویسکوزیته و دانسیته نانوسیال اکسید آلومینیوم-آب در 4 غلظت و در دماهای 35،25 و45 درجه سانتی گراد اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که ضریب هدایت حرارتی و ویسکوزیته نانوسیال اکسید آلومینیوم-آب با افزایش غلظت افزایش می یابد. ویسکوزیته نانوسیال در تمامی غلظت ها بیشتر از سیال پایه بود. این در حالیست که افزایش ویسکوزیته تقریبا مستقل از افزایش دما بوده است. بیشترین درصد افزایش ضریب هدایت حرارتی نانوسیال برابر 49 % است که در غلظت 2% و دمای 45 درجه سانتیگراد بدست آمد. روابط جدیدی با دقت بالا بر اساس داده های تجربی ضریب هدایت حرارتی و ویسکوزیته نانوسیالات ارائه گردید. قابلیت انتقال حرارتی و توان پمپاژ نانوسیال بر اساس چندین معیار و شاخص عملکرد مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج مطلوب افزایش قابلیت انتقال حرارتی باعث گردیده که بتوان از نانوسیال  اکسید آلومینیوم – آب به عنوان یک کاندید بالقوه برای سیال خنک کننده در کاربردهای عملی نام برد.

    کلید واژگان: نانوسیال, انتقال حرارت, ضریب هدایت حرارتی, ویسکوزیته}
    Experimental investigation of heat transfer potential of aluminum oxide-water nanofluid using thermophysical properties criteria
    Behrouz Raei *, Elnaz Sadat Seyedi

     The present study investigates the ability to improve the stability and heat transfer performance of water coolant fluid by dispersing aluminum oxide nanoparticles in water. Surfactant-free nanofluid with 4 different volume fractions of 0.05%, 0.5%, 1% and 2% were prepared by two-step method. The stability of the nanofluid was monitored by continuous imaging (visualization) and dynamic light scattering (DLS) techniques. Thermal conductivity, viscosity and density of aluminum oxide-water nanofluid were measured in 4 concentrations and at temperatures of 25, 35 and 45 °C. The results showed that the thermal conductivity and viscosity of aluminum oxide-water nanofluid increases with rising concentration. The viscosity of nanofluids in all concentrations were higher than the base fluid. This is while the increase in viscosity was almost independent of the increase in temperature. The highest percentage increase in the thermal conductivity of nanofluid is equal 49%, which was obtained at a concentration of 2% and a temperature of 45 °C. New correlations with high precision were presented based on the experimental data of thermal conductivity and viscosity of nanofluids. The heat transfer performance and pumping power of nanofluid were analyzed based on several performance criteria. The advantageous results of increasing the heat transfer capability made aluminum oxide-water nanofluid a potential candidate for cooling fluid in practical applications.

    Keywords: Nanofluid, Heat Transfer, Thermal Conductivity, Viscosity}
  • عطیه فرخ، میراعلم مهدی*
    در این مطالعه با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی تاثیر کسر حجمی، قطر ذرات در بازه عدد رینولدز 10 الی 100 هزار به روش حجم محدود و رویکرد اویلری-لاگرانژی برای دو حالت هندسه دو بعدی و سه بعدی در یک لوله بررسی شده است. همچنین تاثیر نیروی ترموفورس و براونی بر عدد ناسلت بررسی شده است. نتایج بدست آمده برای سه حالت با نیروی ترموفورس، با نیروی براونی و در غیاب این دو نیرو تا رینولدز 60 هزار با تقریب خوبی بر نتایج آزمایشگاهی منطبق بود. تاثیر نیروها و تفاوت اعداد ناسلت مربوطه از رینولدز بالای 60 هزار قابل مشاهده است. برای بررسی اضافه کردن نانوذره به عملکرد سیال پایه، ضریب عملکرد حرارتی تعریف شده است. نتایج نشان می دهد با افزودن نانو ذرات ضریب عملکرد حرارتی افزایش یافته به طوری که به عنوان مثال در رینولدز 60 هزار ضریب عملکرد برای کسر حجمی2،4 و 6درصد به ترتیب برابر 1/08، 1/22 و 1/6 است و با افزایش قطر نانوذرات 40،30،20،10 نانومتر به ترتیب به صورت 1/21 ، 1/13، 1/11، 1/09 کاهش می یابد.
    کلید واژگان: انتقال حرارت, نانوسیال, اویلری-لاگرانژی, آشفتگی}
    Atie Farrokh, Miralam Mahdi *
    In this study, using Fluent version 2021 software, to investigate the effect of volume fraction, particle diameter in the Reynolds number range of 10,000 to 100,000 using finite volume method and Eulerian-Lagrangian approach for two-dimensional and three-dimensional geometry. The next one is done in a 1 meter tube. Also, the application of thermophoresis and Brownian force and its effect on Nusselt number results were investigated. The data related to all three modes of thermophores and Brownian force and in the absence of these two forces up to Reynolds 60 thousand were in good approximation with the experimental results and the effect of the forces and the difference of the respective Nusselt numbers from Reynolds above 60 thousand can be seen. The results show that with the addition of nanoparticles, the thermal performance coefficient is increased, and the size of the diameter of the nanoparticles and the volume fraction have a significant effect on this performance. The results were validated with experimental values and showed good agreement.
    Keywords: Heat Transfer, nanofluid, Eulerian-Lagrangian, Turbulence}
  • محمد همت اسفه*، سید مجید مطلبی

    هدایت حرارتی نانوسیال MWCNT(40%)-CuO(30%)-TiO2(30%)/Water در کسر حجمی ها و دماهای مختلف با روش شبکه عصبی مصنوعی، مدل سازی و تحلیل می شود. شبکه عصبی مصنوعی از نوع MLP هست. 48 سری داده تجربی مورد استفاده قرار گرفت که به ترتیب %70، %15 و %15 برای آموزش، اعتبارسنجی و آزمون به کار رفت. ساختار عصبی بهینه دارای دو لایه پنهان است که در لایه اول 4 نورون و در لایه دوم 5 نورون به ترتیب با تابع انتقال logsig و tansig قرار دارد. آموزش شبکه عصبی با الگوریتم لونبرگ-مارکوارت (ML) انجام می شود. مقادیر پارامترهای ضریب رگرسیون R و میانگین خطا MSE برای ساختار بهینه به ترتیب برابر با 9995753/0 و 2.8734E-06 به دست آمدند. رابطه همگرایی نیز برای پیش بینی هدایت حرارتی نانوسیال ارائه می شود. مقایسه بین مدل همگرایی و شبکه عصبی مصنوعی، نشان از برتری شبکه عصبی مصنوعی دارد. مقادیر MOD برای شبکه عصبی مصنوعی نیز در محدوده %3- تا %7+ قرار گرفت ح-

    کلید واژگان: نانوسیال, هدایت حرارتی, شبکه عصبی مصنوعی, لونبرگ, مارکوارت}
    Mohammad Hemmat Esfe *, Sayyid Majid Motallebi

    Thermal conductivity of MWCNT(40%)-CuO(30%)-TiO2(30%)/Water nanofluid in different volume fractions and temperatures is modeled and analyzed by artificial neural network method. The type of artificial neural network is MLP. 48 experimental data series are used, 70%, 15%, and 15% are used for training, validation, and testing, respectively. The optimal neural structure has two hidden layers, in which there are 4 neurons in the first layer and 5 neurons in the second layer, with the transfer functions of logsig and tansig, respectively. Neural network training is done with Levenberg-Marquardt (ML) algorithm. The values of regression coefficient, R, and mean squared error, MSE, for the optimal structure are obtained as 0.9995753 and 2.8734E-06, respectively. The correlation equation is also presented to predict the thermal conductivity of nanofluid. The comparison between the correlation equation and the artificial neural network shows the superiority of the artificial neural network. MOD values for artificial neural network are also in the range of -3% to +7%.

    Keywords: Levenberg-Marquardt, Nanofluid, Thermal Conductivity Artificial Neural Network}
  • نسرین شول، بهراد حقیقی، علی آبشاهی پور، محمد شفیعی دهج*
    بهبود خواص سیالات همواره مورد توجه صنایع و نیروگاه ها بوده و امروزه افزودن نانو ذرات به سیالات به عنوان یکی از راه های موثر معرفی شده است. از این رو در سال های اخیر دانشمندان توجه خود را معطوف به یافتن خواص و رفتار منحصر به فرد نانوسیالات کرده اند. لذا در این پژوهش به بررسی عددی تاثیر پارمتر های رینولدز و رایلی بر روی جریان و انتقال حرارت (توام جابه جایی آزاد و اجباری) نانوسیال محبوس در فضای بین دو استوانه هم مرکز / غیر هم مرکز دوار در حالت افقی به طول بی نهایت که در دو دمای متفاوت نگه داشته شده اند پرداخته شده است. نتایج نشان می دهند که رابطه بین پارامتر های اعداد رینولدز و رایلی با میزان انتقال حرارت به ترتیب غیر مستقیم و مستقیم می باشد. افزایش عدد رایلی باعث غیر یکنواخت شدن خطوط جریان و هم دما می شود و افزایش انتقال حرارت در دیواره ها را به همراه دارد. بیشترین انتقال حرارت مربوط به حالت دو فازی استوانه های غیر هم مرکز بدست آمد.
    کلید واژگان: جابجایی توام آزاد و اجباری, استوانه های هم مرکز, غیر هم مرکز, نانوسیال, جریان سیال}
    Nasrin Shoul, Behrad Haghighi, Ali Abshahi Pour, Mohammad Shafiey Dehaj *
    In the present study, fluid flow and combined natural and force convection heat transfer of a nanofluid in the horizontal concentric / eccentric cylindrical with different uniform wall temperatures is numerically investigated. The force flow is induced by the cold rotating outer cylinder at slow constant angular velocity, with its axis at the center of the annulus. Moreover, in calculating the buoyancy force caused by temperature difference between annulus, used of the Boussinesq approximation. the results are presented for non-dimensional group number (Reynolds and Rayleigh (.An increase in the Rayleigh number causes non-uniformity of the flow and isothermal lines and increases the heat transfer in the walls. The highest heat transfer related to the two-phase state of non-concentric cylinders was obtained. An increase in the Rayleigh number causes non-uniformity of the flow and isothermal lines and increases the heat transfer in the walls. The highest heat transfer related to the two-phase state of non-concentric cylinders was obtained.
    Keywords: Combined natural, force convection heat transfer, Concentric, eccentric cylinders, Nanofluid, Fluid}
  • بهمن رحمتی نژاد*، حسین رحیمی آسیابرکی، فرزین عظیم پور شیشوان، محمد علی مهتدی بناب
    در این تحقیق تحلیل تجربی اثر استفاده از نانوسیال اکسید آلومینیوم (Al2O3) در بهبود انتقال گرمای مبدل گرمایی موتور XU7 با تجهیزات کامل سامانه خنک‏ کاری انجام گرفت. آزمون‏ ها در سه حالت آب خالص؛ آب و اتیلن گلیکول (60:40) و در نهایت با نانوسیال اکسید آلومینیوم با کسرهای حجمی 1% و 2% و شار های 10، 21 و 32 لیتر بر دقیقه، در دو دور کند و تند فن خنک کننده انجام شد. نتایج بررسی ها نشان داد ازدیاد کسر حجمی نانوذرات به سیال پایه سبب افزایش ضریب انتقال حرارت همرفتی تا شار 21 لیتر بر دقیقه شده و بعدازآن این ضریب کاهش می یابد. با اضافه کردن 2% حجمی نانوذرات به سیال پایه در دور تند فن خنک کننده به ترتیب برای شار های 10، 21 و 32 لیتر بر دقیقه، شاهد افزایش تقریبی 3%، 20% و 16% ضریب انتقال حرارت همرفتی نسبت به سیال پایه هستیم. افت فشار در مبدل با کسر حجمی 1% و 2% نسبت به سیال پایه در شار ثابت 30 لیتر بر دقیقه به ترتیب 22% و 40.8% محاسبه شد.
    کلید واژگان: نانوسیال اکسید آلومینیوم (Al2O3), نانوذرات, نانوسیال, ضریب انتقال حرارت, موتور XU7}
    Bahman Rahmatinejad *, Hossein Rahimi Asiabaraki, Farzin Azimpour Shishevan, Mohammad Ali Mohtadi Bonab
    In this research, an experimental analysis of the effect of using aluminum oxide nanofluid (Al2O3) in improving the heat transfer of the engine radiator (XU7) with complete cooling system equipment was done. Tests in three pure water conditions; water and ethylene glycol (60:40) and finally with aluminum oxide nanofluid (Al2O3) with volume fractions of 1% and 2% and flow rates of 10, 21, and 32 liters per minute, in two slow and fast cycles. The cooling fan is done. The results showed that increasing the volume fraction of nanoparticles to the base fluid increases the heat transfer coefficient up to a flow rate of 21 liters per minute, and after that this coefficient decreases. By adding 2 percent by volume of nanoparticles to the base fluid at high fan speed, for flow rates of 10, 21, and 32 Lit/min, respectively, we see an approximate increase of 3%, 20%, and 16% in the displacement heat transfer coefficient compared to the base fluid. The pressure drop of the radiator with a volume fraction of 1 and 2% compared to the base fluid at a constant flow rate of 30 liters per minute was calculated as 22% and 40.8%, respectively.
    Keywords: Al2O3, nanoparticles, nanofluid, Heat transfer coefficient, XU7 engine}
  • بهروز راعی*
    سطح pH نانوسیالات نقش مهمی را در پایداری و ضریب هدایت حرارتی ایفا می نماید. اما مطالعات محدودی در این زمینه صورت گرفته است. در این پژوهش، بررسی تجربی اثر pH بر پایداری و ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات اکسید روی - اتیلن گلایکول در غلظتهای 0/05 و 0/75 درصد حجمی و اکسید منیزیم - آب در غلظتهای 0/05 و 0/5 درصد حجمی انجام شد. اندازه گیری های تجربی ضریب هدایت حرارتی توسط دستگاه تحلیگر خواص حرارتی در دمای ثابت 25 درجه سانتیگراد انجام گرفت. نتایج نشان داد که میزان pH بر پایداری نانوسیالات به شدت تاثیر گذاشته بطوریکه در pH نقطه ایزوالکتریک، ته نشینی و رسوب کامل مشاهده گردید. ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات در pH نقطه ایزوالکتریک کمترین مقدار را داشته اما با فاصله گرفتن pH از نقطه ایزوالکتریک، ضریب هدایت حرارتی افزایش یافته است.  بیشترین درصد افزایش ضریب هدایت حرارتی نانوسیال اکسید روی - اتیلن گلایکول برابر با 63% بوده که در غلظت 0/75 درصد حجمی و 12=pH  بدست آمد. اما بیشترین درصد افزایش ضریب هدایت حرارتی نانوسیال اکسید منیزیم-آب برابر با 49% در غلظت 0/5 درصد حجمی و 12= pH حاصل شد. در نهایت با استفاده از نتایج تجربی و با کمک برازش منحنی، معادلاتی با کیفیت مطلوب برای برای پیش بینی ضریب هدایت حرارتی موثر نانوسیالات اکسید فلزی ارائه گردید.
    کلید واژگان: نانوسیال, پایداری, ضریب هدایت حرارتی, تجربی}
    Behrouz Raei *
    The pH level of nanofluids plays an important role in stability and thermal conductivity. However limited studies have been done in this field. In this research, the effect of pH on the stability and thermal conductivity of ZnO-EG nanofluid at concentrations of 0.05 and 0.75% volumetric fraction and MgO-W at concentrations of 0.05 and 0.5% volumetric fraction were investigated. Experimental measurements of the thermal conductivity were performed by a thermal properties analyzer device at a constant temperature of 25 °C. The results showed that the pH strongly affected the stability of nanofluids so that at the pH of the isoelectric point (IEP), complete aggregation and sedimentation were observed. The thermal conductivity of nanofluids has the lowest value at the pH of the isoelectric point, but as the pH moves away from the isoelectric point, the thermal conductivity  increases. The highest enhancement in the thermal conductivity of ZnO-EG nanofluid was 63%, which was obtained at a volume fraction of 0.75% and pH = 12. However, the highest enhancement in the thermal conductivity of MgO-W nanofluid was 49%, which was obtained at a volume fraction of 0.5% and pH = 12. Finally, using the experimental results and with the help of curve fitting, equations with good quality were presented to predict the effective thermal conductivity of metal oxide nanofluids.
    Keywords: Nanofluid, Stability, Thermal Conductivity, Experimental}
  • فروزان مرادی، سید پدرام پورنادری*
    در این مطالعه، تاثیر میدان مغناطیسی بر هیدرودینامیک و انتقال حرارت جریان آرام نانوسیال در یک میکروکانال همراه با انبساط ناگهانی یک طرفه در عدد رینولدز پایین بررسی می شود. معادلات حاکم شامل معادلات بقای جرم، مومنتوم و انرژی با توسعه یک کد به زبان برنامه نویسی فرترن به روش تفاضل محدود بر روی یک شبکه جابه جا شده گسسته سازی و حل می شوند. نتایج  شبیه سازی نشان می دهد که در عدد رینولدز پایین، گردابه ای بعد از پله تشکیل نمی گردد. در حضور میدان مغناطیسی، ضریب اصطکاک با افزایش  کسر حجمی کاهش می یابد. در کسرحجمی 4 درصد، این کاهش در مقایسه با آب خالص در اعداد هارتمن  20 و 40 به ترتیب 25 درصد و 18 درصد است. با اعمال میدان مغناطیسی ضریب اصطکاک افزایش می یابد. برای نانوسیال با غلظت 4 درصد، افزایش ضریب اصطکاک متوسط در مقایسه با آب در اعداد هارتمن 20 و 40 به ترتیب 176 و 337 درصد می باشد. در عدد رینولدز پایین، تاثیر میدان مغناطیسی بر روی عدد ناسلت ناچیز می باشد. با افزایش  کسر حجمی عدد ناسلت کاهش می یابد. در  کسر حجمی  4 درصد، تقریبا 12 درصد کاهش در عدد ناسلت در مقایسه با آب مشاهده می گردد. بررسی معیار ارزیابی عملکرد نشان می دهد که اعمال میدان مغناطیسی، منجر به بهبود عملکرد سیستم می گردد. در عدد هارتمن 20 و  کسر حجمی 4 درصد، حدود 11 درصد افزایش در ضریب عملکرد نسبت حالت بدون میدان مشاهده می شود.
    کلید واژگان: نانوسیال, میکروکانال, انبساط ناگهانی, میدان مغناطیسی, عدد رینولدز پایین}
    Foroozan Moradi, Pedram Pournaderi *
    In this study, the magnetic field effect on the hydrodynamics and heat transfer of the laminar flow of a nanofluid in a microchannel with one-sided sudden expansion at a low Reynolds number is investigated. The governing equations including mass, momentum, and energy conservation equations are discretized and solved on a staggered grid using the finite difference method by developing a Fortran code. The simulation results show that at a low Reynolds number, no vortex is formed after the step. In the presence of a magnetic field, the friction coefficient decreases with volume fraction. At a volume fraction of 0.04, this reduction in comparison with water at Hartmann numbers of 20 and 40 is 25 and 18 percent, respectively. By applying the magnetic field, the friction factor increases. For nanofluid with a volume fraction of 0.04, the enhancement of average friction factor in comparison with water at Hartmann numbers of 20 and 40 is 176 and 337 percent, respectively. At a low Reynolds number, the magnetic field effect on the Nusselt number is negligible. The Nusselt number decreases with volume fraction. At a volume fraction of 0.04, a reduction of about 12 percent is observed in the Nusselt number in comparison with water. Examining the performance evaluation criteria shows that applying a magnetic field improves the system's performance. At a Hartmann number of 20 and volume fraction of 0.04, an enhancement of about 11 percent in performance coefficient is observed in comparison with the case that the magnetic field is absent.
    Keywords: Nanofluid, microchannel, Sudden expansion, Magnetic field, Low Reynolds number}
  • پریسا احمدی، هادی کارگر شریف آباد*

    نانوسیال ها بر اساس خواص ترموفیزیکی جالب و کاربرد در شاخه های مهم مهندسی نظیر انتقال حرارت، شدیدا مورد علاقه محققان قرار گرفته اند. هرچند که تناقضاتی در نتایج آزمایشگاهی و مباحث ارایه شده در موارد متعددی مثل رسانش گرمایی موثر، ضریب انتقال گرمای جابجایی و نرخ انتقال گرمای جوششی آن ها وجود دارد. برخلاف انتقال گرمای جابجایی، تلاش های محدودی در زمینه جوشش نانوسیال ها صورت گرفته است. اگرچه، برای بهره برداری کردن از نانوسیال ها به عنوان نسل آینده خنک کننده ها تحقیقات روی جوشش بسیار ضروری می باشد. فرآیند جوشش در سیالات مغناطیسی (دسته ای از نانو سیال ها با نانو ذرات مغناطیسی عمدتا آهنی) علاوه بر نشان دادن مشخصه های کلی جوشش نانوسیال ها به دلیل قابلیت کنترل توسط اعمال میدان مغناطیسی قابل توجه است.

    کلید واژگان: نانوسیال, انتقال حرارت, جوشش}
    Parisa Ahmadi, Hadi Kargarsharifabad *

    Nanofluids have been highly interested by researchers based on their interesting thermophysical properties and application in important branches of engineering such as heat transfer. However, there are contradictions in the laboratory results and the topics presented in several cases such as effective heat conduction, convection heat transfer coefficient and boiling heat transfer rate. In contrast to convective heat transfer, limited efforts have been made in boiling nanofluids. However, to exploit nanofluids as the next generation of coolants, boiling research is essential. The boiling process in magnetic fluids (a class of nanofluids with magnetic nanoparticles, mainly iron), in addition to showing the general characteristics of the boiling of nanofluids, is remarkable due to its ability to be controlled by the application of a magnetic field.

    Keywords: Nanofluid, heat transfer, Boiling}
  • فرهاد رضوان نژاد، جواد رستمی*
    امروزه استفاده از نانوسیالات در میکروکانال ها برای خنک کاری قطعات میکروالکترونیکی کاربرد زیادی دارد. در این مطالعه، جریان و انتقال حرارت نانوسیال در یک میکروکانال همگرا و واگرا بررسی شده است. معادلات حاکم به روش المان محدود و مدل مخلوط دوفازی در نرم افزار کامسول مولتی فیزیکس حل شده اند. نتایج این شبیه سازی برای اعداد رینولدز (100-700) و غلظت های مختلف نانوذرات (02-0/0) برای دو میکروکانال واگرا و همگرا با شیب های مختلف (0 تا 05/0) به دست آمده است. همچنین، اثر دو نانوسیال مختلف آب-مس و اتیلن گلیکول-مس در شبیه سازی ها در نظر گرفته شده است. قطر نانوذرات برابر با 50 نانومتر و عرض متوسط میکروکانال ها 50 میکرون است. نتایج شامل عدد ناسلت و ضریب عملکرد برای حالات مختلف به دست آمده است. برای نانوسیال آب - مس با کسر حجمی 1 درصد در میکروکانال همگرا با شیب 3درصد و رینولدز 100 نسبت به میکروکانال تخت برای میکروکانال همگرا حدود 6/1 برابر و برای میکروکانال واگرا 1/1 برابر افزایش می یابد. در این حالت ضریب عملکرد برای میکروکانال همگرا و واگرا به ترتیب 37/1 و 74/1 است. در همین شرایط برای نانوسیال اتیلن گلیکول - مس عدد ناسلت برای میکروکانال همگرا نسبت به میکروکانال تخت 22/1 برابر و برای واگرا 13/1 برابر می شود. در این حالت نیز ضریب عملکرد برای میکروکانال همگرا و واگرا به ترتیب 17/1 و 4/1 است.
    کلید واژگان: نانوسیال, میکروکانال همگرا, میکروکانال واگرا, روش دوفازی ترکیبی}
    Farhad Rezvan Nejad, Javad Rostami *
    Today, the use of nanofluids in microchannels is widely used for cooling microelectronic components. In this study, the flow and heat transfer of nanofluid in a converging and diverging microchannel has been investigated. The governing equations are solved by finite element method and two-phase mixture model in Comsol Multiphysics software. The results of this simulation were obtained for Reynolds numbers (100-700) and different concentrations of nanoparticles (0-0.02) for diverging and converging microchannels with different slopes (0-0.05). Also, the effect of two different nanofluids water-copper and ethylene-glycol-copper has been considered in the simulations. Nanoparticles diameter is 50 nm and the average height of the microchannels is 50 microns. The results include Nusselt number and performance coefficient for different situations. For water-copper nanofluid with a volume fraction of 1% in a converging microchannel with a slope of 3% and Reynolds 100, it increases by about 1.6 times for a converging microchannel and 1.1 times for a diverging microchannel compared to a flat microchannel. In this case, the performance coefficient for convergent and divergent microchannel is 1.37 and 1.74, respectively. In the same conditions, for ethylene glycol-copper nanofluid, the Nusselt number for converging microchannel becomes 1.22 times compared to flat microchannel and 1.13 times for divergent microchannel. In this case, the performance coefficient for convergent and divergent microchannel is 1.17 and 1.4 respectively.
    Keywords: Nanofluids, converging microchannel, diverging microchannel, Two-phase mixture model}
  • سامان خسروی، مرضیه رضازاده*
    کلکتور سهموی یکی از تجهیزات متداول برای استفاده از انرژی خورشیدی است که با درجه حرارت بالا راندمان خوبی ایجاد می کند. استفاده از نانوسیال به عنوان سیال عامل می تواند باعث افزایش راندمان حرارتی سیستم می شود. در نظر گرفتن برخی ویژگیهای حرارتی نانوسیال و همچنین پارامترهای جریان برای رسیدن به حداکثر راندمان امری ضروری است. در پژوهش حاضر، انتقال حرارت جابجایی مغشوش نانوسیال درون لوله جاذب یک کلکتور سهموی شبیه سازی شده است که شار حرارتی روی دیواره آن به صورت غیریکنواخت است. از نانوسیال اکسید تیتانیوم-سیلترم800 و نانوسیال اکسید آلومینیوم-آب با غلظتهای 1% ،%2 ،%3 % و 4% در رینولدزهای 10000 ،20000 و 30000 استفاده شده است. با مقایسه عدد ناسلت نانوسیال اکسید تیتانیوم-سیلترم800 و نانوسیال اکسید آلومینیوم-آب با سیال پایه می توان نتیجه گرفت که نانوسیال عملکرد حرارتی بهتری نسبت به سیال پایه دارد. بیشترین درصد افزایش عدد ناسلت نانوسیال اکسید تیتانیوم_سیلترم800 و نانوسیال اکسید آلومینیوم_آب نسبت به سیال پایه خود، به ترتیب 66% و 57% است. بیشترین درصد افزایش عدد ناسلت مربوط به نانوسیال اکسید تیتانیوم_سیلترم800 در رینولدز 10000 و غلظت 4% می باشد که در این حالت شاخص معیار ارزیابی عملکرد،PEC، 93/2 می باشد. برای هر دو نانوسیال با افزایش غلظت افزایش می یابد. با افزایش عدد رینولدز PEC برای اکسید تیتانیوم_سیلترم800 کاهش و برای اکسید آلومینیوم-آب افزایش می یابد.
    کلید واژگان: کلکتور سهموی, انتقال حرارت, نانوسیال, دوفازی, شار حرارتی غیر یکنواخت}
    Saman Khosravi, Marzieh Rezazadeh *
    Parabolic solar collector, use highly reflective materials to collect and concentrate the heat energy from solar radiation. The thermal efficiency of the solar collectors increases by using nanofluid. It is necessary to consider some thermal properties of nanofluid and operating parameters to reach maximum efficiency. This article presents the heat transfer of a nanofluid in the absorber tube of a parabolic collector with non-uniform heat flux on the wall. Two types of nanofluids were utilised and prepared TiO2-Syltherm 800 and Al2O3-water with 1.0%, 2.0%, 3.0%, and 4.0% nanoparticle volume fractions are used as working fluids. Reynolds number is between 10,000 and 80,000. Comparing the Nusselt number of TiO2-Syltherm 800 and Al2O3-water nanofluid demonstrated that the nanofluid has better thermal performance than the base fluid. The highest percentage increase in Nusselt number of TiO2-Syltherm 800 and Al2O3-water compared to their base fluid is 66% and 57%, respectively. The highest increase in Nusselt number is related to TiO2-Siltherm 800 nanofluid. at Reynolds 10000 and concentration of 4%. In this case, the Performance evaluation criterion, PEC, is 2.93. For both nanofluids, PEC increases with increasing concentration. With increasing Reynolds number, PEC decreases for TiO2-Siltherm 800 and increases for Al2O3-water nanofluid.
    Keywords: Parabolic collector, Heat transfer, Nanofluid, Two phase, Non-uniform heat flux}
  • میثم پویانیان، اشکان غفوری*
    در این پژوهش، اثر قطر و کسر حجمی نانوسیال بر ویژگی های جریان و انتقال حرارت با استفاده از نوار های زاویه دار در یک مبدل حرارتی با مقطع دایره ای، به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی با استفاده از روش حجم محدود حل شده است. دیواره لوله با شرایط مرزی شار حرارتی یکنواخت حرارت داده می شود. در این مطالعه، از چیدمان رو به جلو جهت قراردادن نوار زاویه دار به صورت 4 پره و عدد رینولدز 10000 استفاده شده است. اثرات زوایه شیب 10 درجه و گام نوار زاویه دار 50 میلی متر برای نانو ذره اکسید آلومینیوم با کسر های حجمی مختلف از 1 تا 4 درصد و قطر های مختلف نانوذره از 20 تا 50 نانومتر که در یک سیال پایه (آب) مخلوط شده اند، استفاده شده است. مقابسه نتایج تحلیل عددی با روابط موجود، همگرایی خوبی را نشان می دهد. نتایج حل عددی نشان می دهد، عدد ناسلت و معیار ارزیابی عملکرد با کاهش اندازه نانوذرات از 30 تا 20 نانومتر به ترتیب در حدود 8 % و 16 % افزایش می یابند. ضمن اینکه با کاهش قطر های نانوذرات بر ضریب اصطکاک تاثیر چندانی نمی گذارد. میزان افزایش عدد ناسلت و معیار ارزیابی عملکرد با افزایش کسر حجمی نانوذرات به ترتیب در حدود 18% و 15 % بوده است. افزایش کسر حجمی نانوذرات تغییر ناچیزی بر ضریب اصطکاک داشته است. آب کمترین عدد ناسلت را دارد. همچنین نانوسیال نسبت به سیال پایه ، دمای دیواره لوله را بیشتر کاهش داده است که این خود بیانگر مزیت استفاده از نانوسیالات در بهبود افزایش عملکرد حرارتی سیستم است.
    کلید واژگان: نوار زاویه دار, نانوسیال, عدد ناسلت, ضریب اصطکاک, ضریب هدایت حرارتی}
    Meysam Pouyanian, Ashkan Ghafouri *
    In this study, the effect of using louvered strip inserts in heat exchangers on flow and transfer characteristics is numerically investigated. The continuity, momentum, and energy equations have been solved using a finite volume method. The wall of the tube is heated with a uniform heat flux boundary condition. This paper uses a louvered strip insert arrangement (forward) with a Reynolds number of 10,000. The effects of louvered strip slant angle of  and pitch of 50 mm were used for Al2O3 nanoparticles with different volume fractions in the range of 1% to 4% and different nanoparticle diameters in the range of 20 nm to 50 nm, mixed in a base fluid (water) is used. The comparison of numerical analysis results with existing equations has shown a good convergence. The numerical results reveal that the Nusselt number has increased with decreasing the nanoparticle diameter. The results indicate a slight change in the skin friction coefficient when nanoparticle diameters of Al2O3 nanofluid are varied. The Nusselt number increases with increasing nanoparticle volume fraction of Al2O3 /water nanofluid, while it is found that pure water has the lowest Nusselt number value. Also, the nanofluid has reduced the wall's temperature more than the base fluids (water), which indicates the advantage of using nanofluids in improving the system's thermal performance.
    Keywords: Louvered strip insert, Nanofluid, Nusselt number, Skin friction coefficient, Thermal conductivity coefficient}
  • بهمن رحمتی نژاد*، حسین رحیمی آسیابرکی، فرزین عظیم پور شیشوان
    در این تحقیق عملکرد حرارتی موتور M13NI با استفاده از نانوسیال AL2O3+H2O در محیط آزمایشگاهی بررسی شد. در این آزمایش آب و اتیلن گلیکول به عنوان سیال های پایه با نانوذرات AL2O3 ترکیب و مورد استفاده قرار گرفت. در این تحقیق از نانوذرات nm 20 با درصدهای حجمی 1 الی 2 درصد استفاده شد. نتایج نشان داد با اضافه نمودن سورفکتانت SDBS به AL2O3، نانوسیال تهیه شده در 22 روز اول پایدار است. همچنین مقدار پتانسیل زتا 37.7 mv برآورد شد که نشان از پایداری نانوسیال دارد. افزایش کسر حجمی نانوذرات، باعث افزایش انتقال حرارت و افزایش افت فشار و همچنین کاهش پارامتر مریت (نسبت انتقال حرارت به قدرت پمپ) شد. در دور RPM 1150 و وجود 1 درصد کسر حجمی نانوذرات در سیال پایه آب به ترتیب افزایش 2/7 و 1/13 درصد حرارت دفع شده نسبت به مخلوط آب+اتیلن گلیکول و آب خالص مشاهده شد. افزایش کسر حجمی نانوذرات در سیال پایه موجب کاهش دمای خروجی از رادیاتور شده که این عمل باعث افزایش اختلاف دمای ورودی و خروجی گردیده و نرخ انتقال حرارت افزایش می یابد. با استفاده از نانوسیال می توان اندازه رادیاتور و حجم سیستم خنک کاری را کوچک نمود و در نتیجه مقدار آب در گردش و توان تلف شده موتور را کاهش داد.
    کلید واژگان: نانوسیال, نانوذرات, ضریب انتقال حرارت, موتور M13NI, Al2O3}
    Bahman Rahmatinejad *, Hossein Rahimi Asiabaraki, Farzin Azimpour Shishevan
    In this study, AL2O3+H2O nanofluid was used in a laboratory setting to test the thermal performance of the M13NI engine. AL2O3 nanoparticles were employed in this experiment along with base fluids made of water and ethylene glycol. We employed 20 nm nanoparticles with volume fractions of 1 to 2%. The outcomes demonstrated that the AL2O3 nanofluid made in the first 22 days was stable after being added SDBS sulphate. Additionally, the zeta potential, which was calculated to be 37.7 mv, shows the stability of the nanofluid. The heat transmission and pressure drop rose as the volume fraction of nanoparticles increased, while the merit parameter fell (ratio of heat transfer to pump power). At 1150 RPM and 1% volume fraction of nanoparticles in the water-based fluid, it was found that the heat dissipated increased by 7.2 and 13.1% in comparison to the mixture of water+ethylene glycol and pure water, respectively. When the volume proportion of nanoparticles in the base fluid increases, the radiator's outlet temperature decreases, resulting in a greater difference between the inlet and outlet temperatures and a faster rate of heat transfer. By utilizing nanofluid, it is possible to lower the radiator's size and the volume of the cooling system, so reducing the volume of circulating water and the engine's wasted power.
    Keywords: nanofluid, nanoparticles, Heat transfer coefficient, M13NI Engine, Al2O3}
  • سمانه کریمی، امیر ترابی، بهزاد قاسمی*، افراسیاب رئیسی

    دریافت کننده های حفره ای معمول ترین هندسه ها  در متمرکزکننده های دیش خورشیدی به منظور دستیابی به عملکرد گرمایی بالا هستند. در پژوهش حاضر، به منظور طراحی بهینه دریافت کننده خورشیدی، جهت افزایش دمای سیال خروجی، متغیرهای قطر و گام نوع خاصی از دریافت کننده، سرعت و نوع سیال و رژیم جریان بررسی شده است.  مناسبترین ابعاد دریافت کننده و رینولدز جریان، به ازای پارامترهایی است که منجر به بالاترین دمای خروجی سیال گردد. در این بررسی یک متمرکز کننده کروی با دریافت کننده حفره ای کروی در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که مناسبترین قطر لوله دریافت کننده و گام مربوط به آن به ترتیب 5 میلیمتر و 17 حلقه است. بیشترین دمای سیال خروجی در رینولدز 200 و رژیم جریان لایه ای بدست می آید. در این بررسی همچنین دمای سیال خروجی با سیال کار روغن و نانوسیال روغن با نانو ذره در روزهای مختلف سال با یکدیگر مقایسه شده است. از روغن ترمینول با خواص تابع دما استفاده شده است. نانوذرات مس، اکسید مس و آلومینا در درصد های حجمی صفر تا 5 درصد به روغن اضافه و دمای خروجی نانو سیال محاسبه شده است. نتایج این مقایسه نشان می دهد که با افزودن نانوذره به روغن، دمای سیال خروجی افزایش خواهد یافت. مناسبترین نانوذره، مس با غلظت 5 درصد است که باعث افزایش 118 کلوین دمای سیال خروجی می گردد.

    کلید واژگان: انرژی خورشیدی, متمرکز کننده کروی, دریافت کننده حفره ای, دریافت کننده کروی, جریان لایه ای, نانوسیال}
    S. Karimi, A. Torabi, B. Ghasemi *, A. Reisi

    Cavity receivers are the most common design in solar dish concentrators in order to achieve high thermal performance. In the current research, in order to design the solar receiver optimally to increase the output fluid temperature, the variables of diameter and pitch of a specific type of receiver, fluid type and velocity and the flow regime have been investigated. The most suitable dimensions of the receiver and flow Reynolds are according to the parameters that lead to the highest fluid outlet temperature. In this study, a spherical concentrator with a spherical cavity receiver is considered. The results show, the most suitable diameter of the receiver tube and its corresponding pitch is 5 mm and 17 rings, the maximum temperature of the outlet fluid is obtained at Reynolds 200 and slow flow regime. Also, the temperature of the outlet fluid with the working fluid of oil and nanofluid oil with nanoparticles have been compared with each other on different days of the year. Therminol with temperature function properties has been used. Nanoparticles of copper, copper oxide and alumina in volume percentages of 0 to 5 % have been added to the oil and the temperature of the nanofluid outlet has been calculated. The results of this comparison show that by adding nanoparticles to the oil, the temperature of the output fluid will increase. The most suitable nanoparticle is copper with a concentration of 5%, which leads to an increase in the temperature of the output fluid by 118 Kelvin degrees.

    Keywords: Solar energy, spherical concentrator, cavity receiver, spherical receiver, laminar flow, nanofluid}
  • ایمان محمودی، رضا قره داغی، محمدمهدی دوستدار

    در این مطالعه، جابه جایی ترکیبی درون حفره مربعی با درپوش متحرک همراه با تیغه به صورت عددی و با روش حجم محدود شبیه سازی شده است. حفره ی مورد بررسی دو بعدی بوده و تحت تاثیر گرانش قرار دارد و در راستای عمود بر صفحه، دوران می کند. دیوارهای راست و چپ حفره آدیاباتیک بوده و دیوار بالا، منبع گرم در دمای ثابت است. سطح پایین حفره، درپوش متحرکی است که حرکتی از مرکز به دو طرف داشته و به عنوان منبع سرد در دمای ثابت فرض می شود. تیغه داخل حفره نیز در دمایی مشابه با دیوار سرد فرض شده و دارای ارتفاعی معادل دو سوم ضلع حفره است. برای ضریب هدایت حرارتی نانوسیال از داده های تجربی استفاده می شود. شبیه سازی ها در عدد رینولدز ثابت () و به منظور بررسی تاثیرات سه پارامتر زاویه شیب حفره، عدد ریچاردسون و کسر حجمی ذرات جامد بر خطوط هم دما، خطوط جریان و مقدار ناسلت متوسط انجام می شوند که 36 حالت مختلف را به وجود می آوردند. از این 36 حالت برای مسیله، ملاحظه می گردد که افزایش زاویه شیب حفره با سطح مرجع (0 تا 90 درجه)، افزایش عدد ریچاردسون (01/0 تا 100) و افزایش کسر حجمی (0 تا 05/0) باعث افزایش مقدار ناسلت متوسط شده و بیشترین مقدار آن معادل حالت ، و است. افزایش کسر حجمی نانوسیال باعث افزایش تا در مقدار ناسلت متوسط می شود. همچنین نشان داده می شود که در مقادیر کم عدد ریچاردسون (معادل 01/0 در مسیله ی مورد بررسی)، زاویه شیب حفره تاثیری در پاسخ مسیله ندارد.

    کلید واژگان: جابه جایی ترکیبی, حفره, درپوش متحرک, تیغه, نانوسیال, شبیه سازی عددی}
    iman mahmoodi, reza gharedagi, mohammadmehdi dostdar-

    In this study, mixed convection inside a square cavity with a movable cap and baffle was simulated numerically using the finite volume method. The under-study cavity was two dimensional and affected by gravity and rotated perpendicular to the plane. Right and left walls of the cavity were adiabatic and the upper wall was warm source at a constant temperature. Lower surface was a movable cap that moved from the center to both sides and was assumed to be a cold source at constant temperature. The baffle was assumed to be at the same temperature as cold wall and had a height equal to two thirds of the side of the cavity. Experimental data was used for the thermal conductivity coefficient of the nanofluid. Simulations were performed at a constant Reynolds number to investigate the effects of three parameters of Richardson number, volume fraction of solid particles and cavity slope angle on isothermal lines, streamlines and mean Nusselt value, which created 36 different states. It was found that increasing of slop angle of cavity with respect to reference surface (0 to 90 deg), increasing Richardson number (0.01 to 100) and increasing the volume fraction (0 to 0.05), increase the mean Nusselt value, where the maximum value of which is equivalent to state , , . Increasing the volume fraction of the nanofluid causes an increment in average Nusselt number. It was also observed that at low Richardson values, cavity slope angle has no effect on the results.

    Keywords: Mixed Convection, Cavity, Movable Cap, Baffle, Nanofluid, Numerical investigation}
  • فرخ مبادرثانی*، امیررضا جمشید ملک آرا

    در مقاله ی حاضر، انتقال گرمای همرفت ترکیبی نانوسیال آب-مس در محفظه ای مربعی شکل با دو دیواره متحرک که شامل دو سیلندر چرخان و عایق است، به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور مدلسازی میدان نانوسیال از مدل بونجیورنو استفاده شده است. معادلات حاکم با استفاده از روش المان محدود حل شده اند. پارامترهای مورد بررسی در این مقاله شامل: تاثیر پیکربندی مختلف سیلندرها، جهت چرخش سیلندرها، سرعت زاویه ای سیلندرها () ، فاصله ی سیلندرها از دیواره های متحرک (xc) و عدد رینولدز (Re) می باشد. طبق نتایج ارایه شده، قرارگیری استوانه های چرخان به صورت افقی حالت بهینه ی پیکربندی می باشد. جهت چرخش سیلندرها تاثیر مهمی بر انتقال گرما از سطح گرم دارد و طبق نتایج جهت بهینه تابعی از فاصله ی سیلندرها از دیواره ها می باشد. از طرف دیگر، با افزایش عدد رینولدز آهنگ انتقال گرما نیز افزایش می یابد، بگونه ای که با افزایش این عدد از 50 به 200 نرخ انتقال حرارت در حدود 105% افزایش نشان می دهد.

    کلید واژگان: جابجایی طبیعی, نانوسیال, سیلندر چرخان, روش بونجیورنو, عدد ناسلت, روش المان محدود}
    F. Mobadersani, A. R. Jamshid MalekAra

    In the present paper, mixed convection of water-copper nanofluid in a double lid-driven square cavity consisting of two insulated rotating cylinders is studied numerically. To solve two phase modeling of the nanofluid, the Buongiorno model has been implemented. The governing equations have been solved utilizing the Finite Element Method. The parameters studied in this paper include the effect of different configurations of the cylinders, the rotation direction of the cylinders, the angular speed of the cylinders (Ω), the distance of the cylinders from the moving walls (xc), and the Reynolds number (Re). According to the presented results, the horizontal positioning of the rotating cylinders is the optimal configuration. The rotation direction of the cylinders has an important effect on the heat transfer rate from the hot surface and according to the results, the optimal direction depends on the distance of the cylinders from the walls. Furthermore, with the increase of Re, the heat transfer rate also enhances, so by increasing this number from 50 to 200, the heat transfer rate augments by about 105%.

    Keywords: Natural convection, Nanofluid, Rotating cylinder, Buongiorno model, Nusselt number, Finite element method}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال